12 kroků pro navrhování transformátorů pohonu brány

Dodržování těchto 12 kroků při navrhování transformátorů pohonu hradel zajistí dlouhou životnost komponent a optimální výkon.

Pro návrh GDT jsou zásadní následující parametry:

• Rozsah vstupního napětí
• Úroveň výkonu
• Poměr otáček
• Provozní frekvence
• Zatěžovatel
• Dielektrická pevnost
• Bezpečnostní požadavky
• Teplota okolí
• Požadavky na velikost

Krok 1: Výběr a tvar jádra

Prvním úkolem je zvolit velikost jádra. Konstruktér může provést předběžnou volbu jádra na základě požadavků aplikace na výkon a frekvenci. Výběr vhodného jádra je důležitý pro dosažení optimálního výkonu transformátoru. Feritová nebo pásková jádra (s vysokou permeabilitou a vysokým B_sat) jsou nejlepší volbou pro vysokofrekvenční aplikace, které pracují v rozsahu KHz. Nejoblíbenějšími tvary jsou toroidy, hrnce a jádra RM, ale funguje i mnoho dalších tvarů. Obvykle se dává přednost jádrům bez mezer, protože vložení vzduchových mezer odpovídá snížení ekvivalentní permeability materiálu a zvýšení svodové indukčnosti.

Velikost jádra

Při výběru vhodné velikosti jádra je na místě mnoho proměnných.

• Jedním ze způsobů, jak vybrat správné jádro, je odkazovat se na průvodce výběrem jádra výrobce.
• Součin plochy jádra (W_aA_c), získaná vynásobením plochy průřezu jádra oblastí okna, která je k dispozici pro navíjení, se široce používá pro počáteční odhad velikosti jádra pro danou aplikaci.

K_f = tvarový faktor; pro čtvercovou vlnu Kf = 4
K_u = faktor využití okna
J = proudová hustota
B_max = hustota provozního toku
F = spínací frekvence
P_o = Výstupní výkon

Krok 2: Hodnota součinu napětí a času (V-µSec)

Na základě maximálního přípustného pracovního cyklu a frekvence určete hodnotu V-T.

T = doba spínání
F = pracovní frekvence
V_PEAK = Špičkové napětí pohonu
D = pracovní cyklus

Krok 3: Sada B_PEAK & hodnota ΔB

Musí být zajištěna přiměřená rezerva mezi špičkovou hustotou toku v nejhorším případě a hustotou toku v nasycení; obvykle je žádoucí rezerva 1:3.

Příklad: Hustota nasycení feritového materiálu

B_sat = 0,30 T PŘI 100 °C, B_PEAK vybráno = 0,10T & = 0,20T

B_PEAK = Špičková hustota toku v ustáleném provozu
ΔB = špičková hustota toku v ustáleném provozu

Krok 4: Primární otáčky

Určete minimální počet primárních závitů potřebných k udržení nejhoršího případu (V-T) součinu napětí a času.

V.T = součin napětí a času ve V-sec
ΔB = špičková hustota toku v teslech

Krok 5: Sekundární závity

Zvolte sekundární otáčky podle poměru otáček.

Poměr závitů obvykle 1:1/1:1,5/1:2 a < 30 závitů na vinutí je lepší pro zlepšení vazby. Aby se minimalizovala svodová indukčnost a střídavý odpor vinutí, mělo by každé vinutí zabírat pouze jednu vrstvu.

Krok 6: Primární indukčnost

Vypočítejte požadovanou magnetizační indukčnost.

Krok 7: Magnetizační proud a efektivní proud

Vypočítejte potřebný magnetizační proud

Krok 8: Velikost drátu

Po určení všech závitů vinutí je třeba správně zvolit velikost vodiče, aby se minimalizovaly ztráty ve vedení vinutí a svodová indukčnost. Ztráty vinutí závisí na efektivní hodnotě proudu, délce a průřezu vodiče a také na konstrukci transformátoru. Předpokládejme, že proudová hustota je obvykle 3 ~ 6 A/mm².

Krok 9: Ztráta jádra

Pro odhad ztrát v jádře je třeba stanovit provozní hustotu toku. Při známé frekvenci a úrovni B lze ztráty v jádře odhadnout z křivek materiálových ztrát v jádře.

P_v = watty / mm³
V_e = efektivní objem jádra mm³

Krok 11: Úbytek mědi

V transformátoru je ztráta mědi funkcí odporů AC a DC.

Krok 12: Zvýšení teploty

Nárůst teploty je důležitý pro celkovou spolehlivost obvodu, Odhadněte nárůst teploty.

Celková ztráta ve wattech a plocha v cm²